《信号的调理和记录》ppt课件

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1、传感器输出信号的基本形式1、电信号，如电压、电流或电荷量2、电参数的变化，如电阻、电感和电容等信号并不能被读取或者记录1、非电压信号难以被直接显示2、信号太微弱3、信号本身还携带不期望的信息或噪声因此，传感器的输出信号尚需经过调理、放大、滤波等处理，然后被显示或记录。第五章　信号的调理和记录信号调理的目的：便于信号的传输与处理传感器输出的信号很微弱，大多数不能直接输送到显示、记录或分析仪器中去，需要进一步放大。有些传感器输出的是电参量，需要转换成电信号才能进行处理。有些传感器输出的是电信号，但信号中

2、混杂有干扰噪声，需要去掉噪声，提高信噪比。某些场合，为便于信号的远距离传输，需要对传感器测量信号进行调制解调处理。本章学习要求了解电桥工作原理了解信号调制解调原理了解信号滤波器工作原理了解测试信号的显示与记录§5.1电桥电阻应变片，其电阻的变化量只有0.0001～0.1欧的变化量，如此微小的电阻变化量，是很难用测量仪器直接测量出来，常用的就是采用一定形式的电桥，将其转换为电压的变化，再进行放大。电桥是将电阻、电感、电容等参量的变化变为电压或电流输出的一种测量电路。其输出既可用指示仪表直接测量，也可以

3、送入放大器进行放大。由于桥式测量电路简单，并具有较高精确度和灵敏度(特点),因此在测量装置中被广泛应用。按照其激励电压的性质，可分为直流与交流电桥；按照输出方式，可分为不平衡桥式电路与平衡桥式电路。一、直流电桥基本结构：如图所示，由四个阻抗构成四个桥臂。A和C接入直流电源作为电桥的激励电源，B和D端为输出端。在直流电源激励下,图中线路b、d的电势相等时,即输出电压为0，称为电桥的平衡。此时桥路电流为：a、b之间与a、d之间电位差：输出电压：由此可以看出，若要使电桥平衡，输出为零，应满足：桥臂阻抗可以

4、是电阻、电感和电容式传感器。当被测量为某一初始值并未发生变化时希望电桥输出为0。VER1R3R2R4当某一桥臂电阻发生变化使电桥的平衡发生破坏时，通过手动或自动的方法对电桥的某一调整环节进行调整，使电桥重新恢复平衡，其电阻的变化可以从调整值获得。3、在测试技术中，一般根据工作中电阻值参与变化的桥臂数可分为单臂电桥连接、半桥式与全桥式联接，如图5－2所示。四个阻抗臂都感受被测量的变化称之为全桥。4、输出特性（1）单臂电桥连接输出电压为了简化设计，取相邻两桥臂电阻相等，即若，则输出电压一般可见，电桥的输

5、出与激励电压成正比，且在一定条件下，与成正比。灵敏度（2）半桥双臂接法输出灵敏度与半桥单臂相比，灵敏度提高了一倍，电桥的输出与成完全线性关系。（3）全桥接法输出灵敏度显然，电桥接法不同，灵敏度也不同，全桥接法可以获得最大的灵敏度。5、和差特性当输出所以从这个等式中我们可以看出：当一对相对边感受大小相等、方向相同的信号时，电桥输出不为0，感受大小相等、方向相反的信号时，输出为0。当相邻边感受大小相等、方向相反的信号时，电桥输出不为0；而感受大小相等、方向相同的信号时，输出为0。因此，我们把相对边称为同

6、变输入端——工作时接入同变信号；把相邻边称为差变输入端——工作时接入差变信号。这样电桥才有最大输出。这就是电桥的和差特性。利用这一特性，通常电桥可用于合理布置应变片和连接电桥等，使灵敏度得到提高。6、和差特性的应用举例悬臂梁受弯矩力和拉伸力同时作用时，现要求分别测出弯矩力和拉伸力，应该如何布片，如何接桥？分析：悬臂梁在受弯矩力作用时，上侧面为拉应变，下侧面为压应变；在受到拉伸力时作用时，上、下侧面均为拉应变。利用电桥的和差特性，在测弯矩力时，将应变片贴于悬臂梁的上、下侧面，同时在接桥时把应变片接在电

7、桥的相邻桥臂上，另外两个桥臂为固定电阻。这样，在弯矩力F作用下，dR1=-dR2,同时dR3=dR4=0,电桥输出为而在拉伸力作用下，由于dR1=dR2，所以电桥的输出电压仅反映的是弯矩力作用的结果而与拉伸力无关。而在测量拉伸力时，只要把上、下侧面的应变片、连接在电桥的相对桥臂上即可，这时电桥的输出电压仅反映的是拉伸力作用的结果而与弯矩力大小无关。如果要进一步提高电桥的灵敏度，可采用如下的布片和连接方式，将电桥连接成全桥形式，不过这时电桥的输出电压同时反映了弯矩力与拉伸力综合作用的结果。5-1、解：

8、1）单臂电桥输出电压，当应变为2με时当应变为2000με时的输出电压为2）双臂电桥输出电压，当应变为2με时当应变为2000με时的输出电压为二、交流电桥交流电桥采用交流激励电压。电桥的四个臂可为电感、电容或电阻。电路结构与直流电桥完全一样，其平衡关系式在交流电桥中也可适用。把各阻抗用指数式表示并代入：若此式成立，必须同时满足下列两等式：i为各阻抗角，是各桥臂电流与电压之间的相位差Z0i为各阻抗的模纯电阻时电流与电压同相位，＝0；电感性阻抗，＞0；电容性阻抗，